化学气相沉积法原理 请问CVD（化学气相沉积）的原理及应用？

2020-12-16 02:09:58 来源：朵拉利品网

1, 请问CVD（化学气相沉积）的原理及应用？

化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素间化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的淀积过程精确控制。
原理
化学气相沉积技术是应用气态物质在固体上阐述化学反应并产生固态沉积物的一种工艺，它大致包含三步：
(1)形成挥发性物质 ；
(2)把上述物质转移至沉积区域 ；
(3)在固体上产生化学反应并产生固态物质 。
最基本的化学气相沉积反应包括热分解反应、化学合成反应以及化学传输反应等集中。 [1]
特点
1）在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。
2）可以在常压或者真空条件下（负压“进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好）。
3）采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。
4）涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。
5）可以控制涂层的密度和涂层纯度。
6）绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀膜。适合涂覆各种复杂形状的工件。由于它的绕镀性能好，所以可涂覆带有槽、沟、孔，甚至是盲孔的工件。
7）沉积层通常具有柱状晶体结构，不耐弯曲，但可通过各种技术对化学反应进行气相扰动，以改善其结构。
8）可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷和化合物涂层。

2, 化学气相沉淀法的原理,概况等等相关内容

这不是只言片语可以说清楚的，最好买本书，如果有问题，可以消息问我。下面是化学汽相淀积的介绍，你说那两个没有什么本质区别。用途稍有差别。
用气态反应原料在固态基体表面反应并淀积成固体薄层或薄膜的工艺过程，类似于汽相外延工艺（见外延生长）。60年代，随着集成电路平面技术的发展，化学汽相淀积工艺受到重视而得到迅速发展。当时主要是常压下的化学汽相淀积，称为常压化学汽相淀积工艺。70年代后期，低压化学汽相淀积工艺取得显著进展，在集成电路制造工艺中发挥了更大的作用。在应用低压化学汽相工艺的同时，等离子化学汽相淀积工艺和金属有机化学汽相淀积工艺也得到迅速发展。
化学汽相淀积工艺常用于制造导电薄膜（如多晶硅、非晶硅）或绝缘薄膜（如氧化硅、氮化硅和磷硅玻璃等）。这些薄膜经过光刻和腐蚀，可形成各种电路图案，与其他工艺相配合即可构成集成电路。常见的淀积薄膜的化学反应式如下：
SiH4—→Si（多晶硅或非晶硅）+2H2
SiH4+4N2O—→SiO2+2H2O+4N2
SiH4+2O2—→SiO2+2H2O
3SiH4+4NH3—→Si3N4+12H2
3SiH2Cl2+10NH3—→Si3N4+6NH4Cl+6H2
SiH4+2xPH3+2(2x+1)O2—→
SiO2·xP2O5（磷硅玻璃）+（3x+2）H2O
化学汽相淀积工艺还可用于其他方面，如制造超导薄膜材料铌锗合金（Nb3Ge）、光学掩模材料氧化铁、光纤芯材锗硅玻璃（SiO2·xGeO2），以及装饰性薄膜氮化钛等。
3NbCl4+GeCl4+8H2—→Nb3Ge+16HCl
4Fe(CO)5+3O2—→2Fe2O3+20CO
与物理汽相淀积薄膜工艺（如蒸发、溅射、离子镀等）相比，化学汽相淀积具有设备简单和成本低的优点，化学汽相淀积工艺，也可用于制造体材料，例如，高纯三氯硅烷用氢还原，在加热的硅棒上不断淀积出硅，使硅棒变粗，形成棒状高纯硅锭，成为制备半导体硅单晶的原料。
常压化学汽相淀积 图1a是高频感应加热的常压化学汽相淀积装置，感应受热基座通常用石墨制成，在基座上放置片状的衬底。例如，以单晶硅片为衬底，在硅片上淀积氧化硅、氮化硅、多晶硅或磷硅玻璃等薄膜。图1b是电阻平台加热的多喷头常压化学汽相淀积装置，用硅烷、磷烷或氧为原料，以氮气释稀，在400℃左右淀积氧化硅或磷硅玻璃。连续传送装置可以提高产量并改善均匀性。
低压化学汽相淀积 图2是低压化学汽相淀积装置原理，采用管式电阻炉加热，在炉内以直立式密集装片。片的平面垂直于气流方向。由于在低压（约50帕）下工作，气体分子的平均自由程比常压下增加1000多倍以上，扩散过程加快，片与片之间的距离约几毫米。因此，每一个装片架上可以放100~200个片子，产量比常压法增加十多倍。这种工艺在半导体器件制造过程中，可淀积多种薄膜，应用很广。
等离子化学汽相淀积 利用高频电场使低压下的气体产生辉光放电，形成非平衡等离子体，其中能量较高的电子撞击反应气体分子，促使反应在较低温度下进行，淀积成薄膜（图3）。这种工艺主要用于制备集成电路或其他半导体芯片表面钝化保护层，以提高器件可靠性和稳定性。
金属有机化学汽相淀积 以金属有机化合物为原料，淀积成多层金属化合物薄层或薄膜，主要用于化合物半导体的汽相外延层生长，以制造微波和光通信器件。例如，三甲基镓和砷烷在氢气中反应，可以在砷化镓单晶衬底或氧化铝单晶衬底上形成新的砷化镓外延薄层。以三乙基锢、三乙基铝、三甲基镓、以及磷烷、砷烷为原料，可以生成GaAlAs、GaInAsP和GaInAs等多种外延材料。利用多层外延结构材料，可以制造半导体激光器等。
参考书目
Donald T.Hawkins ed.,Chemical Vapor Deposition1960~1980, IFI/Plenum Data Co.,New York,1981.

名词解释

气相

气相于分配层析或吸附层析，仅适用于分析分离挥发性和低挥发性物质。固定相是在惰性支持物（如磨细的耐火砖）上覆盖一层高沸点液体，如硅油、高沸点石蜡和油脂、环氧类聚合物。

沉积

主要指悬浮在液体中的固体颗粒的连续沉降。水流中所夹带的岩石、砂砾、泥土等在河床和海湾等低洼地带沉淀、淤积；也指这样沉下来的物质形成冲积层或自然的堆积物。

化学反应

化学反应是一个或一个以上的物质（又称作反应物）经由化学变化转化为不同于反应物的产物的过程。 化学变化定义为当一个接触另一个分子合成大分子；或者分子经断裂分开形成两个以上的小分子；又或者是分子内部的原子重组。为了形成变化，化学反应通常和化学键的形成与断裂有关。特别注意化学反应不会以任何方式改变原子核，而仅限于在原子外的电子云交互作用。虽然核变形后可能会引发化学反应，但是核反应与化学反应无关。 化学性质是物质只能在化学变化中表现出来的性质，例如有酸碱性、氧化还原性质、热稳定性、反应性等等。

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